JP3864387B2

JP3864387B2 - 輝尽性蛍光体を用いた放射線計測方法

Info

Publication number: JP3864387B2
Application number: JP5030199A
Authority: JP
Inventors: 政樹片桐
Original assignee: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000249765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子炉施設内外あるいは加速器施設内外等において、広範囲にわたる放射線強度を実時間で監視する必要のある放射線計測方法に関するものである。これらの施設においては、非常に弱い放射線線量から瞬時に起こる非常に強い放射線線量を常にモニタできる検出システムが要求される。また。同時に可搬型の放射線モニタも個人放射線被爆管理の面から要求される。
【０００２】
このため、輝尽性蛍光体を用いて放射線を常時モニタする方法と放射線を積分しながら計測する方法とを組み合わせた微分・積分型で簡便な放射線計測方法を考案した。
【０００３】
【従来の技術】
従来、放射線の計測には、電離箱、ガイガミューラー管（ＧＭ管）、シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたシンチレーション検出器あるいは中性子線量の計測にはＢＦ₃計数管あるいは³Ｈｅ計数管等が用いられてきた。しかし、非常に弱い放射線線量から非常に強い放射線線量までの広いダイナミックレンジを１つの検出器でカバーすることは非常に困難であり、感度の低い電離箱と感度の高いシンチレーション検出器などを組み合わせて用いられてきた。さらに、加速器等の周辺あるいはターゲット周辺で瞬時に発生する大強度放射線あるいは原子炉施設等の不測の事故などにより発生する大強度放射線の計測には検出器が放射線により飽和現象を起こすため、放射線線量を測定することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非常に弱い放射線量から非常に強い放射線線量までの広いダイナミックレンジを１つの検出器でカバーし、かつ加速器等の周辺あるいはターゲット周辺で瞬時に発生する大強度放射線・中性子線あるいは原子炉施設等の不測の事故などにより発生する大強度放射線・中性子線による放射線量を簡便に感度良く正確に測定することができる放射線計測方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
非常に弱い放射線量から非常に強い放射線線量までの広いダイナミックレンジを１つの検出器でカバーし、かつ瞬時に発生する大強度放射線・中性子線による放射線量をに測定するため、輝尽性蛍光体が入射した放射線を蓄積し励起光により輝尽性蛍光として放射線が入射した量を読み出すことができる作用と、入射した放射線により即発で蛍光を発する作用の２つの作用を持つことに着目し、時間分割で輝尽性蛍光と即発蛍光を切り換えて検出することにより入射した放射線の量を計測する方法を用いる。この方法を用いることにより、容易に要求する放射線検出性能を簡便な装置により確保することができる。
【０００６】
上記で述べた放射線検出媒体である輝尽性蛍光体に中性子を電離可能な放射線に変換する中性子コンバータ材であるＧｄ、⁶Ｌｉあるいは¹⁰Ｂを一種類以上含んだ、あるいは輝尽性蛍光体と混合した、あるいは輝尽性蛍光体と組み合わせた中性子検出用の放射線検出媒体を用いることにより、中性子を検出可能とした放射線計測装置を構築することができる。
【０００７】
【実施例】
本発明の基本となる請求項１の実施例について図１を参照して説明する。放射線検出媒体である輝尽性蛍光体には、入射した放射線を蓄積し励起光により輝尽性蛍光として放射線が入射した量を読み出すことができる作用（輝尽性蛍光）と、入射した放射線により即発で蛍光を発する作用（即発蛍光）の２つの作用がある。本発明は、蛍光検出機構を用いて時間分割で輝尽性蛍光と即発蛍光を実時間で検出することにより、入射した放射線の量を計測する放射線計測方法である。
【０００８】
実施例では、放射線検出媒体であるとしてシート状のものが使用でき、Ｘ線イメージング用に市販されている富士写真フィルム製ＢＡＳシリーズのイメージングプレートを使用する。但し、市販品のイメージングプレートの後面は透明ではないが、透明なものを作製することは容易である。このイメージングプレートに使用されている輝尽性蛍光体は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺である。この輝尽性蛍光体の励起可能な波長帯は４９０ｎｍから６８０ｎｍ（最大効率の半分の効率以上を示す波長帯）である。また、励起光の照射により放出される輝尽性蛍光の波長は３９０ｎｍであり、蛍光寿命は０．８μｓである。
【０００９】
実施例では、この輝尽性蛍光体について述べるが、他の輝尽性蛍光体としてＫＣｌ：Ｅｕ²⁺、ＲｂＢｒ：Ｔｌ、ＳｒＳ：Ｅｕ、Ｓｍ、等を検出媒体としたイメージングプレートについても励起光の波長や読みとる輝尽性蛍光の波長等を変えることにより読み取り対象となりうる。
【００１０】
励起光を作り出す励起光源としてはレーザー光源を用いる。必要な出力は、読み出す速度とシート状の輝尽性蛍光体であるイメージングプレートの読み出し面積に依存する。直径５ｍｍの検出面積の場合、数ｍＷ以上の出力が必要である。富士写真フィルムのＢＡＳシリーズイメージングプレートの輝尽性蛍光体はＢａＦＢｒ：Ｅｕ²⁺であるため、励起可能な波長帯は４９０ｎｍから６８０ｎｍであることから、高出力が容易に得られるこの波長帯のレーザーとしては半導体レーザー（６３５ｎｍ）あるいは、グリーンレーザー（５３２ｎｍ）等が使用可能である。
【００１１】
シート状の輝尽性蛍光体であるイメージングプレートの後面から放出される輝尽性蛍光はイメージングプレートの後に配置した輝尽性蛍光波長を中心波長とするバンドパス光学フィルタを用いて通過させ、励起光の散乱光を除去する。実施例の場合、輝尽性蛍光の波長は３９０ｎｍであるので、この光学フィルタは中心波長が３９０ｎｍのものを使用する。
【００１２】
次に、蛍光検出機構について説明する。光検出器としては、輝尽性蛍光の波長である３９０ｎｍの近くで感度の大きい光電子増倍管を使用することができる。
【００１３】
光電子増倍管により検出された光信号は、信号処理回路により増幅され信号処理がなされる。実施例として、光信号処理方法としては計数方式を用いる。この場合、信号処理としては、光信号のパルス波形整形を行った後、波高弁別器で雑音との弁別を行いパルス信号として取り出す。また、この光信号処理方法の他に従来よりイメージングプレートの画像イメージの読み取りに使用されている輝尽性蛍光の信号列を積分回路で積分し放射線量を読みとる方法も使用することが可能である。
【００１４】
信号処理回路により処理され出力されるパルス信号はモード切替回路に入力する。この回路では制御回路からのモード切替信号を用いて、パルス信号を輝尽性蛍光モードの場合は輝尽性蛍光データ収集回路に即発蛍光モードの場合は即発蛍光データ収集回路に振り分ける。本実施例の場合、２つのデータ収集回路は計数回路から構成される。
【００１５】
輝尽性蛍光モードと即発蛍光モードのモード切替は、制御回路により行い、図２に示すタイミングによって切り換える。すなわち、励起光をシート状の輝尽性蛍光体であるイメージングプレートに照射している場合には、輝尽性蛍光の読み出しを行い、その他の場合には即発蛍光を読み出す。従って、励起光を作り出す励起光源を制御し読みとり動作と同期してこの操作を行うことにより、時間分割で輝尽性蛍光と即発蛍光とを１つの蛍光検出機構を用いて検出することができる。
【００１６】
本発明の実施例について図３を参照して説明する。シート状の輝尽性蛍光体であるイメージングプレートから放出される輝尽性蛍光及び即発蛍光を検出するための蛍光検出機構を用いて時間分割で輝尽性蛍光及び即発蛍光を検出している際に、加速器等での放射線計測の場合、短時間に強度の強い放射線が入射し蛍光検出機構が飽和しその機能が停止する。この場合、信号処理回路などに信号が入射しなくなるので、これを飽和監視回路で監視し、飽和した場合には飽和信号を制御回路に送り、短時間で起こる強度の強い放射線の入射が終了し蛍光検出機構が回復した後、輝尽性蛍光モードにモード切換回路により切り換えて輝尽性蛍光を検出することにより、短時間に入射した強度の強い放射線の量を計測することができる。
【００１７】
本発明の実施例について図４を参照して説明する。本実施例では放射線計測法の実施例に用いられている放射線検出媒体である輝尽性蛍光体（富士写真フィルム製ＢＡＳシリーズ）を、中性子の電離可能な放射線に変換するためＧｄを中性子コンバータ材として輝尽性蛍光体に混合した中性子イメージングプレートである富士写真フィルムＢＡＳ−ＮＤに変更して使用する。この放射線検出媒体の変更のより同じ放射線計測法で中性子を検出可能とすることができる。
【００１８】
本発明の実施例について図５を参照して説明する。本実施例では放射線計測法における中性子検出媒体である中性子イメージングプレートの前面に弾道型をした高速中性子用減速材を配置することにより、高速中性子を検出可能とする。励起光は光ファイバを用いて高速中性子用減速材の中心部をくりぬいた空間から照射する。高速中性子用減速材としてポリエチレン等を用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】
時間分割で計測した輝尽性蛍光及び即発蛍光の計測結果から入射した放射線の量を実時間で求めることにより、非常に弱い放射線量から非常に強い放射線線量までの広いダイナミックレンジを１つの検出器でカバーし、かつ瞬時に発生する大強度の放射線・中性子線による放射線量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における輝尽性蛍光体から放出される輝尽性蛍光と即発蛍光の時間分割測定による放射線計測法を示す図である。
【図２】輝尽性蛍光モードと即発蛍光モードの切替における時間分割測定のタイミングを示す図である。
【図３】本発明における高強度放射線に対応した輝尽性蛍光体を用いた放射線計測法を示す図である。
【図４】本発明における中性子コンバータを用いた中性子計測法を示す図である。
【図５】本発明における高速中性子減速材を用いた高速中性子計測法を示す図である。

Claims

放射線検出媒体である輝尽性蛍光体が、入射した放射線を蓄積し励起光により輝尽性蛍光として放射線が入射した量を読み出すことができる作用と、入射した放射線により即発で蛍光を発する作用の２つの作用を持つことを利用し、
励起光を輝尽性蛍光体に照射している場合には輝尽性蛍光の読み出しを行い、その他の場合には即発蛍光を読み出すことにより、蛍光検出機構を用いて時間分割で輝尽性蛍光と即発蛍光を検出し、
該蛍光検出機構の光検出器で検出された光信号を信号処理回路において処理し、波形整形及び雑音弁別されたパルス信号を取り出し、
そのパルス信号をモード切替回路に入力し、制御回路からの切替信号により励起光を輝尽性蛍光体に照射している場合にはパルス信号を輝尽性蛍光データ収集回路に振り分け、その他の場合にはパルス信号を即発データ収集回路に振り分け、
更に、輝尽性蛍光及び即発蛍光を検出するための蛍光検出機構を用いて時間分割で輝尽性蛍光及び即発蛍光を検出している際に、短時間に強度の強い放射線が入射して該機構が飽和して信号回路に光信号が入射されず、その機能が停止した場合に、その信号が入射しないことを飽和監視回路で監視し、飽和信号を制御回路に送り、強度の強い放射線の入射が終了し蛍光検出機構の回復後にモード切替回路で切り換えて輝尽性蛍光及び即発蛍光の時間分割検出を行うことにより、短時間に入射した強度の強い放射線の量をも計測する、入射した放射線の量を輝尽性蛍光体を用いて計測する方法。
放射線検出媒体である輝尽性蛍光体に中性子を電離可能な放射線に変換する中性子コンバータ材であるＧｄ，^６Ｌｉ又は ^１０Ｂを少なくとも一種類含んだ中性子検出用の放射線検出媒体を用いることにより中性子も検出可能とする、請求項１に記載の方法。
中性子を検出可能とした放射線検出媒体と高速中性子用減速材とを組み合わせることにより、高速中性子を検出可能とした、請求項１又は請求項２に記載の方法。